木婭

每到周末，公園里總會(huì)有大人小孩圍坐在一起嬉戲玩樂，其中不乏有人在“吹泡泡”，泡泡本身是無色的，但我們知道，泡泡在光照下卻是“五顏六色”的！這到底是怎么一回事呢？

自然界中許多生物體會(huì)產(chǎn)生色彩斑斕的顏色，其顏色一般可分為化學(xué)色和物理色。化學(xué)色一般指通過生物體內(nèi)所含的色素對(duì)光的吸收所引起的顏色;物理色指的是由于生物體的微結(jié)構(gòu)引起光的干涉、衍射或散射而形成的顏色，與色素著色無關(guān)，也稱為結(jié)構(gòu)色。

每個(gè)物體都有非常細(xì)微的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)必須借助于光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到。比如，一分為二鋸開來的沒有區(qū)別的木板，一塊不加工，一塊用細(xì)砂磨光，如果在磨光的面上薄薄涂上一層透明的蠟，將會(huì)呈現(xiàn)出不同的顏色。這類色彩的產(chǎn)生和變化不需要使用任何化學(xué)染色劑就能實(shí)現(xiàn)，它是一種由光學(xué)尺度的微納結(jié)構(gòu)與光相互作用形成干涉、衍射或散射而產(chǎn)生顏色的物理生色效應(yīng)，這就是結(jié)構(gòu)色與微結(jié)構(gòu)關(guān)系的最好說明。

由于結(jié)構(gòu)色與微結(jié)構(gòu)的關(guān)系，生物體也可以產(chǎn)生“結(jié)構(gòu)顏色”效應(yīng)。由于昆蟲體壁上有極薄的蠟層、刻點(diǎn)、溝縫或鱗片等細(xì)微結(jié)構(gòu)，因而能使光發(fā)生折射、漫反射、衍射作用，通過干涉光波而產(chǎn)生各種顏色。比如，甲蟲體壁表面的金屬光澤就是典型的結(jié)構(gòu)色。

又比如，鳳蝶的鱗翅由上下層兩種鱗片組成，附著在上層鱗片上的脊型結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)顏色基本上沒有影響，但鱗片上的凹坑形狀會(huì)對(duì)顏色產(chǎn)生影響，隨著凹坑深度逐漸減小，顏色亮度逐漸增大，當(dāng)鱗片表面無凹坑時(shí)，亮度最大。

由于結(jié)構(gòu)色具有不褪色、環(huán)保和虹彩效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在染色領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)著色技術(shù)不同，結(jié)構(gòu)色的產(chǎn)生無須使用染料或顏料等化學(xué)著色劑。由于沒有色素或者染料的引入，因而不會(huì)因色素、染料的變質(zhì)或降解導(dǎo)致褪色，同時(shí)也能夠避免使用染料和色素帶來的環(huán)境污染。

除此之外，對(duì)自然界中生物的結(jié)構(gòu)色形成機(jī)理及其應(yīng)用進(jìn)行研究，可以促進(jìn)仿生結(jié)構(gòu)色加工和微納米光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在顯示與傳感，防偽與識(shí)別，裝飾與涂料等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。